Как купить...

Светодиоды CREE XHP – 1500 люмен от одного кристалла

Новые мощные светодиоды компании CREE серии XHP с рекордными показателями светимости позволяют обойтись тремя (или даже одним – в пиковом режиме) светодиодами в промышленном светильнике со световым потоком около 1000 лм. Предыдущим рекорсдменам для этого требовалось четыре (серия XM-L, 2011 год) и девять (серия XR-E, 2008 год) светодиодов, соответственно.

Многочисленные преимущества светодиодных светильников по сравнению со светильниками на основе традиционных ламп накаливания, осознаны потребителями и востребованы рынком. При этом светодиодные светильники все еще проигрывают в цене устаревшим технологиям освещения, и проблема оптимизации себестоимости решений актуальна практически для всех игроков рынка.

Наиболее очевидный путь снижения стоимости – поиск более дешевых аналогов для каждого компонента – часто приводит производителей к снижению качества продукта в целом. При этом, как показано в публикациях [1] и [2], даже “бесплатные” светодиоды 0,5 Вт и 0,2 Вт в стандартных корпусах 5630 и 3535 не решают задачу радикального снижения стоимости светильников для таких применений как уличное и промышленное освещение.

Альтернативным подходом к решению задачи по снижению стоимости и улучшению потребительских качеств светильников, который предлагает компания CREE, является применение светодиодов сверхвысокой мощности, которые позволяют изменить конструкцию светильников и существенно уменьшить не только количество светодиодов, но и размеры, и стоимость других компонентов (радиатор, вторичная оптика, печатная плата).

В рамках этой концепции компания CREE вводит в ассортимент продукты новой технологической платформы SC5 [3] – серии XHP35, XHP50 и XHP70

Обозначения новых светодиодов отличаются от традиционного для компании подхода, используемого в семействах предыдущих поколений (XP-G2,XM-L2 и так далее). Аббревиатура XHP (Extreme High Power) подчеркивает принадлежность этой платформы к принципиально новому классу светодиодов, который отличается рекордными для индустрии показателями мощности, светимости (OCF – Optical Control Factor, [5]) и надежности при работе при высоких температурах и мощностях. Цифровой код после названия семейства в наименовании новых светодиодов обозначает размер корпуса ( – 3,45×3,45 мм, – 5,0×5,0 мм,– 7,0×7,0 мм). Таким образом, новые светодиоды фактически используют размеры существующих популярных серий XP-G2/XT-E/XP-L (XHP35), XM-L2 (XHP50) и MK-R (XHP70), обеспечивая более чем двукратное увеличение светового потока по сравнению с предшественниками при совместимости с существующим ассортиментом стандартных печатных плат и оптики. На рисунке 2 показан модельный ряд семейства XHP, его совместимость с продуктами предыдущих поколений и примерный диапазон светового потока для одного светодиода.

Рис. 2. Модельный ряд семейства XHP, его совместимость с продуктами предыдущих поколений и примерный диапазон светового потока для одного светодиода
 

На рисунке 3 показаны параметры светодиодов XHP35.

Важно отметить, что у XHP35 есть два варианта конструкции, являющиеся, фактически, разными сериями:

XHP35 HD (High Density) – стандартное исполнение с куполообразной линзой, оптимизирован для получения максимального светового потока;
XHP35 HI (High Intensity) – версия без стандартной куполообразной линзы, обеспечивающая лучшую силу света при работе со вторичной оптикой в применениях, требующих узкой однонаправленной КСС.

Рис. 3. Основные параметры светодиодов и доступные для заказа комбинации ССТ/CRI серии XHP35
 

Серия XHP35 HD унаследовала размеры и форму линзы у предыдущего рекордсмена в форм-факторе XP/”3535” – серии XP-L. При этом XHP35 имеет ряд уникальных свойств, позволяющих отнести эту серию к классу XHP, а именно:

уровень достижимого светового потока со светодиода превышает 1000 лм;
светодиод использует инновационную архитектуру монолитного кристалла с четырьмя активными областями, который имеет типовое падение напряжения 11…12 В, что позволяет использовать большой ассортимент драйверов со стандартными токами на 350…1050 мА;
впервые в дискретном светодиоде такого размера применена технология Easy White, обеспечивающая отличную повторяемость света до трех шагов Мак-Адама, а также опции высокого CRI 90 во всем диапазоне КЦТ.
На рисунке 4 показано сравнение оптических параметров светодиодов XHP35 версий HD и HI и светодиодов предыдущего поколения – XP-G2, XP-L.

Рис. 4. Сравнение оптических параметров светодиодов XHP35 версий HD и HI и светодиодов предыдущего поколения – XP-G2, XP-L: а) XLamp XP-G2; б) XLamp XP-L High Density; в) XLamp XP-L High Intensity; г) XLamp XHP35 High Density; д) XLamp XHP35 High Intensity
 

Видно, что светодиод XHP35 определяет принципиально новый уровень светового потока для светодиодов в корпусе 3535 (до 1528 лм), при этом важным преимуществом по сравнению с многокристальными решениями является то, что источник света у этого светодиода компактный и монолитный. Отсутствие зазоров между кристаллами делает этот светодиод более привлекательным для прецизионных оптических задач, по сравнению со старшими четырехкристальными моделями платформы XHP50 и XHP70, которые в некоторых применениях приводят к появлению искажений/артефактов КСС.

Как было отмечено выше, светодиод XHP35 – это не только самый производительный светодиод формата 3535, но и первый в индустрии однокристальный светодиод, в котором применена технология EasyWhite, обычно доступная только для многокристальных светодиодов, например, светодиодных матриц. Технология EasyWhite позволяет получать качественный продукт с отличной повторяемостью цвета, используя при заказе светодиодов только нужную цветовую температуру и допустимый разброс цветовых координат (пять или три шага Мак-Адама). При этом производитель гарантирует повторяемость цвета в соответствии с заданными условиями в любой поставке как внутри одной упаковки, так и между светодиодами из различных партий, вне зависимости от даты заказа. В качестве примера на рисунке 5 показаны доступные на момент написания статьи опции заказа светодиодов XHP35.

Рис. 5. Опции заказа светодиодов XHP35
 

Старшие модели платформы XHP: XHP50 и XHP70.
На рисунке 6 приведены основные параметры этих серий светодиодов.

Рис. 6. Основные параметры светодиодов и доступные для заказа комбинации ССТ/CRI серий XHP50 и XHP70
 

XHP50 – это четырехкристальный светодиод, способный развивать световой поток до 2250 лм при потреблении 19 Вт, при этом корпус его совместим с сериями MHB-A и XM-L2 (размер посадочного места – 5х5 мм).

XHP70 используют те же, что и XHP50, технологию кристаллов, материал подложки, линзы и конструкцию (массив из четырех кристаллов под одной линзой), и отличаются пропорционально большим размером и производительностью.

С точки зрения совместимости по посадочному месту XHP70 наследует форм-фактор светодиодов серии MK-R, при этом уровень светового потока у новой серии превышает возможности предшественника более чем в два раза.

На рисунке 7 показаны возможные достижимые значения светового потока и эффективности светодиодов XHP50 и XHP70 по сравнению со светодиодами предыдущих поколений и типовыми матрицами COB аналогичной мощности.

Рис. 7. Возможные достижимые значения светового потока и эффективности светодиодов XHP50 и XHP70
 

Важной особенностью корпусов XHP50 и XHP70 является наличие четырех выводов, образующих две независимые внутренние цепочки из двух последовательно подключенных кристаллов. Как показано на рисунке 8, это позволяет в зависимости от топологии печатной платы использовать последовательное или параллельное подключение этих цепочек, обеспечивая типовое падение напряжение на уровне 6 или 12 В. Такая опция позволяет разработчикам более гибко проектировать системы питания и рассматривать широкий ассортимент драйверов, а также использовать одну унифицированную топологию печатных плат для разных напряжений.

Рис. 8. Подложка и рекомендуемая топология посадочного места на печатной плате для светодиодов XHP50 и XHP70